[发明专利]无玻璃粉晶体硅太阳能电池铝浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体硅太阳能电池铝导电浆料及其制备方法。

背景技术

随着人类历史的发展，人们对能源的需求也越来越多。然而随着传统石化能源开采的不断深入，这些能源终究有一天会枯竭。此外，传统石化能源对环境造成的污染日益严重，全球正在经历温室气体效应带来的一系列恶果，这使得人们对清洁能源的需求情有独钟。太阳能光伏发电行业在这种背景下得到快速发展，近十年来，以晶体硅太阳能电池为代表的光伏产业年均增长速度超过30份，成为全球主要的清洁能源发展方向之一。

铝浆是制造晶体硅太阳能电池重要的原物料之一，具有铝吸杂和重掺杂双重作用，能显著提高电池的光电转化效率。为了降低电池片的生产成本，晶体硅片的厚度不断降低。一方面当少数载流子扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片的厚度时，烧结铝浆形成的背电场对太阳能电池特性的影响就尤为明显；另一方面，晶体硅片厚度的不断降低将使得电池片的翘曲度逐渐增大。因此，形成有效的背电场，以及降低电池片的翘曲度成为铝浆发展的必然方向。

传统的晶体硅太阳能电池铝浆由有机粘合剂、无机粘合剂玻璃粉、铝粉及其它助剂组成。有机粘合剂作为浆料的载体对铝粉和玻璃粉起着润湿分散的作用，并提供浆料印刷成膜的功能。助剂与有机粘合剂配合使用，调节浆料的流变性能，提供浆料更好的工艺操作性能。铝粉作为主要的功能相，在高温烧结时与硅可形成共熔合金，形成有效的铝背场，同时，铝背层本身具有良好的导电性能，把电流传输到背电极。玻璃粉作为高温粘结剂在烧结过程中熔化，使铝粉烧结形成一均匀致密的导电膜，并使形成的导电膜与硅片形成良好的附着。在日本专利JP2000090734、JP2001202822、JP2004134775、JP2005317898、JP2006278071、JP2007019069、JP2007115738中均提到了一类含铅低熔点玻璃料，但由于铅具有一定的毒性，对环境会造成很大的污染，且是欧盟RoHs明令限制的物质之一，因此，目前市场铝浆所用玻璃粉均不含铅或含铅量符合RoHs标准。中国铝浆专利CN1877864A、CN1901234A、CN101425545A和CN101582462A中均叙述了一类无铅玻璃体系，符合绿色环保标准。但玻璃粉主要是由若干金属氧化物经过高温熔炼，并经过破碎、研磨而成，其体系及反应过程十分复杂，质量很难得到有效控制，批次之间的差异使得背场拉力忽高忽低，背场致密性也受到影响；并且，玻璃粉属于无机绝缘材料，在烧结过程中熔融形成的玻璃膜对铝背层的电阻率也有一定影响，必须控制在一个较小的温度范围内烧结才能达到较好的效果，这使得铝浆的烧结窗口大大变窄，与正银共烧的匹配性变差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种无玻璃粉晶体硅太阳能电池铝浆及其制备方法，该浆料经过丝网印刷、干燥后，可在较宽的温度范围内进行烧结，背场与硅片形成良好的欧姆接触，附着力良好，电池片转换效率高、翘曲度低。

本发明的目的是这样实现的：一种无玻璃粉晶体硅太阳能电池铝浆，所述铝浆由以下质量份的原料组成：

铝粉70~80份

有机粘合剂18~28份

附着力添加剂0.5~1.5份

助剂0.5~1.5份；

所述附着力添加剂为有机酸金属盐。

所述有机酸金属盐为癸酸锌、环烷酸锌、柠檬酸锌或柠檬酸锆。

所述铝粉是具有一定粒径大小分布的球形铝粉，平均粒径D50为4-8μm，纯度大于99.8%，活性铝含量大于98.0%。更为优选地，铝粉的粒径D10小于2μm，D90小于15μm。

所述有机粘合剂由高分子聚合物、有机溶剂以及有机助剂组成，三者的质量配比为高分子聚合物:有机溶剂:有机助剂=4~18：60~150：2.5~7.5，其中高分子聚合物为乙基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂、醇酸树脂等中的一种或几种。有机溶剂为丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、松油醇、三甲基戊二醇异丁酸酯、柠檬酸三丁酯、乙二醇苯醚、苯甲醇等中的一种或几种；有机助剂为油酸、蓖麻油酸、硬脂酸、硅油、蓖麻油、泵油、司盘、吐温、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等中的一种或几种。更为优选地，所述有机粘合剂，按质量份计的配比为：乙基纤维素3-8份，松油醇20-50份，丁基卡必醇30-60份，三甲基戊二醇异丁酸酯10-40份，油酸0.5-2.5份，醇酸树脂1-10份和泵油1-5份。